先不说现在的宇宙总质量的史瓦西半径是否大于宇宙半径,实际上我们只能用可观测宇宙来讨论,因为在可观测宇宙之外的宇宙跟我们已经没关系了。
啰嗦了一堆我是想说,史瓦西半径是基于史瓦西度规的,史瓦西度规所定义的是真空静态球对称非自旋,能量动量为0的时空度规。很显然我们的宇宙并不属于这样的简单时空,也就是我们的宇宙并不适合这个解。
史瓦西
其实有一件事很好理解,就是宇宙可能存在的暗能量,它是包含在宇宙总质量里面的,但它产生的并不是引力作用,而是引力的反作用,它导致了宇宙加速膨胀,因此在它的作用下,即使忽略初始的宇宙膨胀,单单考虑暗能量作用下的宇宙,它都是动态的。
使宇宙加速膨胀的“暗能量”
对于一个膨胀着的动态宇宙,它的时空曲率不再是单纯由其内部的物质总量决定,而是由膨胀率或收缩率与物质总量共同决定。而时空曲率才是决定我们的宇宙对于“外界”是不是一个黑洞。
我们知道黑洞就是指由事件视界包裹的一个时空区域,在这个时空区域内的信息,包括光是传播不出来的。那么按照这个标准,当宇宙的时空曲率为正的时候,宇宙是弯曲闭合的,任何信息包括光同样传播不出去,而是会在一个有限的区域内传播,虽然由于宇宙膨胀,这个有限区域的大小是动态的,但由于时空曲率为正的情况下,宇宙膨胀的速率是持续下降并最终停止的,因此宇宙的最终大小是一个有限的值。而当存在这样一个有限的值,我们就可以认为这个宇宙是一个黑洞,因为它的信息包括光只能在有限的区域内传播,虽然它并不是由史瓦西度规得到的 。
不同膨胀率下的宇宙
然而我们的宇宙目前观测到的情况并非如此,它的时空曲率似乎并不是正的,因为它膨胀得太快了。根据目前的观测数据,我们宇宙的时空曲率很可能是0或者负,在这两种情况下,宇宙都是开放的,它不具有一个有限的大小,因此它不会是一个黑洞。
不同时空曲率的宇宙